在美国国家科学院院刊(PNAS)6月26日在线发表的“特刊”论文中，劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)和密歇根大学的研究人员报告了最近的实验和技术，旨在提高对流体力学的理解和控制(流体) )高能量密度(HED)设置的不稳定性，例如在国家点火设施(NIF)上的惯性约束聚变内爆中发生的那些。

本文描述了HED研究的四个领域，这些研究侧重于Rayleigh-Taylor(RT)不稳定性，当不同密度的两种流体或等离子体一起加速时，较轻(较低密度)的流体推动并加速较重(较高密度)流体。

这些不稳定性会降低NIF内爆性能，因为它们会放大目标缺陷以及由工程特征引起的扰动，例如用于悬浮在空腔中的目标胶囊的“帐篷”和将融合燃料注入胶囊的填充管。

相反，当恒星爆炸(超新星)将其核心物质(如钛，铁和镍)喷射到星际空间时，可以看到RT及其冲击类似物Richtmyer-Meshkov的不稳定性。该材料穿透并渗透出较轻的硅，氧，碳，氦和氢元素的外包层。此外，在行星形成和小行星和流星撞击的动力学中可能出现独特的HED固态塑性流动和流体动力学不稳定性。

在PNAS提出的范围广泛HED RT不稳定性是相关的天体物理，行星科学，超高速撞击动力学和惯性约束聚变(ICF)的研究总结。

研究人员表示，这些研究虽然主要旨在提高人们对NIF内爆中RT生长稳定机制的理解，但也提供了“研究通常只能在高能天体物理学，天文学和行星科学中发现的现象的独特机会”，如行星和恒星的内部，行星形成的动力学，超新星，宇宙伽马射线爆发和银河系合并。

NIF HED实验可产生高达100 terapascals(十亿大气压)的压力。这些极端条件允许研究样品被驱动或压缩到行星内部和褐矮星内部(有时称为“失效恒星”)中发现的各种压力。它们还适用于RT演变的研究，从热的，密集的等离子体和ICF内爆中心的燃烧热点到相对冷却的高压材料，在高应变和应变速率下经历固态塑性流动。

“我们发现这些高压，固态，高应变率塑性流动实验中的材料强度很大，并且与经典值相比可以显着降低RT生长速率，”研究人员说。“这些结果与高压下的行星形成动力学有关。”

“他们补充说，”一个有趣的考虑因素是，使用这些研究结果可以提高ICF胶囊内爆先进设计中对流体动力学不稳定性的抵抗力。“